適用于兩電平電壓源型換流器的直流故障清除輔助拓撲

藍童琨, 李銀紅, 段獻忠, 羅　強, 陳朝暉

(1. 強電磁工程與新技術(shù)國家重點實驗室(華中科技大學(xué)), 湖北省武漢市 430074;2. 電力安全與高效湖北省重點實驗室(華中科技大學(xué))， 湖北省武漢市 430074；3. 華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院, 湖北省武漢市 430074;4. 中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心, 廣東省廣州市 510623)

0　引言

兩電平電壓源型換流器(voltage source converter,VSC)是應(yīng)用時間最長、技術(shù)最成熟的一類VSC[1-2],具有拓撲結(jié)構(gòu)簡單、控制難度低、制造成本低等優(yōu)點。相比于其他類型VSC,其在35 kV及以下輸電場合具有更高的成本效率比[3-4],被廣泛應(yīng)用于風(fēng)電并網(wǎng)等領(lǐng)域[5-7]。

與其他類型VSC一樣,兩電平VSC同樣不具備直流雙極短路故障自清除能力。雙極短路故障情況下,控制系統(tǒng)迅速閉鎖換流站,交流側(cè)仍可通過橋臂反并聯(lián)二極管向故障點注入短路電流[8],故障持續(xù)存在。目前,實際工程中通常采用跳開交流斷路器的方法將雙極短路故障清除。但是,交流斷路器開斷速度較慢,最快也需2至3個工頻周期[9-10],給電網(wǎng)設(shè)備安全帶來了不可忽視的影響。

直流斷路器可在數(shù)毫秒內(nèi)將雙極短路故障清除,是一種有效的解決方案。文獻[11]提出了一種混合型直流斷路器,其通過分斷快速開關(guān)使電流轉(zhuǎn)移至主開關(guān),從而實現(xiàn)故障清除,但快速開關(guān)的分斷存在較大電弧,分斷能力受限。文獻[12]使用基于全控型電力電子器件的輔助開關(guān)配合快速開關(guān)進行分斷,提升了分斷能力,但成本較高。文獻[13]提出了基于晶閘管的無弧直流斷路器,通過輔助電源的反向電流作用,實現(xiàn)了快速開關(guān)無弧分斷,進一步提升了分斷能力,并降低了成本?！?br>